Słuchawki są niezbędnym elementem wielu doświadczeń dźwiękowych. Pozwalają one przesyłać muzykę bezpośrednio do uszu, jednocześnie odgradzając od świata — ale jaka jest ich historia i jak dokładnie działają? Jeśli jesteś ciekaw, jak działają Twoje ulubione słuchawki, oto odpowiedź.
Krótka historia słuchawek
Słuchawki to wynalazek, którego początki sięgają lat 80. XIX wieku. W tamtych czasach operatorzy telefoniczni używali ciężkich głośników umieszczonych na ramionach, aby ułatwić sobie łączenie linii telefonicznych. Niestety, głośniki te ważyły aż 4 kilogramy!
W latach 90. XIX wieku brytyjska firma telekomunikacyjna Electrophone Company opracowała przełomowy zestaw słuchawek, które wisiały pod twarzą, zwany elektrofonem. Urządzenie to składało się z końcówek dousznych połączonych z uchwytem w kształcie litery Y, przypominającym współczesny stetoskop.
Elektrofon z jednej strony podłączany był bezpośrednio do domowej linii telefonicznej, a z drugiej zakrywał uszy użytkownika. Dzięki temu urządzeniu użytkownicy mogli słuchać muzyki nadawanej przez te linie.
Nathaniel Baldwin wynalazł pierwsze nowocześnie wyglądające słuchawki w 1910 roku. W przeciwieństwie do elektrofonu, słuchawki Baldwina siedziały na głowie, a nie opadały poniżej twarzy.
Słuchawki zmieniły swój wygląd z dużych i niewygodnych na mniejsze i lżejsze, gdy w 1979 roku firma Sony wypuściła Walkmana. Jednakże, podczas gdy małe, douszne modele są popularne dzisiaj, niektórzy audiofile nadal wolą większe, nauszne modele.
Sekret tkwi w głośnikach
Najważniejszą częścią słuchawek są głośniki, a każdy głośnik składa się z trzech głównych elementów. Są to cewka drgająca, magnes stały i membrana.
Cewka drgająca to cienki okrąg z drutu miedzianego. Drut ten jest zawieszony w środku magnesu stałego, który utrzymuje stałe pole magnetyczne. Pole to wspomaga drgania cewki.
Z cewką połączona jest cienka błona zwana membraną. Membrana ta, znana również jako stożek głośnika, jest częścią odpowiedzialną za wypieranie powietrza.
W jaki sposób słuchawki wytwarzają dźwięk?
Większość dźwięku, który słyszymy dzisiaj, zaczyna się jako informacja cyfrowa, która przechodzi przez przetwornik cyfrowo-analogowy (DAC). Przetwornik ten przekształca sygnał cyfrowy w analogowy prąd elektryczny, który głośniki mogą wykorzystać do odtwarzania dźwięku. W przypadku urządzeń stworzonych przed erą cyfrową te sygnały elektryczne pochodziły bezpośrednio z analogowego źródła i przechodziły przez wzmacniacz do głośnika — bez konieczności konwersji cyfrowej.
W słuchawkach, tak jak we wszystkich głośnikach, oscylujące prądy elektryczne przemieszczają się przez przewody do cewki. Kiedy prąd przepływa przez cewkę, wytwarza pole elektryczne, które oddziałuje z polem elektromagnetycznym magnesu stałego. Różnica pomiędzy tymi dwoma polami powoduje, że cewka drga.
Gdy cewka drga, membrana porusza się wraz z nią. Ten ruch membrany powoduje powstawanie fal ciśnienia (lub fal dźwiękowych) w otaczającym ją powietrzu. Te fale to właśnie dźwięk, który słyszysz. W przypadku dźwięków o wyższych tonach membrana porusza się szybko; w przypadku dźwięków o niższych tonach membrana wibruje powoli. Ogólna głośność dźwięku zależy od względnej siły sygnału elektrycznego.
Czym różnią się słuchawki przewodowe od bezprzewodowych?
Obecnie istnieją tylko dwa główne typy słuchawek: przewodowe, które wykorzystują tradycyjny kabel do połączenia ze źródłem dźwięku, oraz bezprzewodowe, które wykorzystują sygnały bezprzewodowe do odtwarzania dźwięku. Istnieją jednak inne różnice, które należy rozważyć przed wyborem idealnej pary.
Łatwość użycia
Słuchawki przewodowe są często łatwiejsze w użyciu niż ich bezprzewodowe odpowiedniki. Przełączanie urządzeń jest tak proste, jak odłączenie słuchawek i podłączenie ich do innego źródła dźwięku. Z drugiej strony, przewód jest również główną wadą, ponieważ musi być fizycznie podłączony do źródła dźwięku. Ten przewód ogranicza ruchy użytkownika.
Słuchawki bezprzewodowe zdobywają tutaj punkty za oferowanie większej wygody w porównaniu z innymi. Dzięki bezprzewodowym możesz swobodnie wędrować, o ile jesteś w zasięgu połączenia Bluetooth. Wymagają one jednak dodatkowego wysiłku, jeśli chcesz przełączyć urządzenie.
Jakość dźwięku
Kolejna kluczowa różnica polega na tym, gdzie dźwięk cyfrowy jest konwertowany na dźwięk analogowy. W przypadku słuchawek przewodowych dźwięk cyfrowy jest konwertowany na wyjście analogowe za pomocą DAC w urządzeniu audio — takim jak komputer — przed wysłaniem go przewodami do głośników słuchawek. Z drugiej strony, dźwięk Bluetooth jest zazwyczaj najpierw wysyłany jako dane do słuchawek, a następnie konwertowany na sygnał analogowy przez wbudowany w słuchawki przetwornik cyfrowo-analogowy.
Powodem tej różnicy jest to, że słuchawki bezprzewodowe używają algorytmu zwanego kodekiem, który jest formą skrótu od słów koder/dekoder, aby odchudzić dane audio. Kodeki te są często określane jako „stratne”, ponieważ dane są usuwane na rzecz mniejszego rozmiaru pliku. Słuchawki bezprzewodowe używają tych kodeków, ponieważ im mniej danych jest przesyłanych przez połączenie Bluetooth, tym bardziej niezawodne jest połączenie.
Kompresja wpływa jednak na jakość. W przeciwieństwie do modeli bezprzewodowych słuchawki przewodowe mogą dostarczać dźwięk bez kompresji stratnej. Oznacza to, że w przypadku modeli przewodowych uzyskasz lepszą wierność dźwięku. Dlatego też nieczęsto można spotkać słuchawki bezprzewodowe używane w profesjonalnym środowisku studyjnym. Urządzenia przewodowe mają również zmniejszoną latencję.
Kontrola i moc dźwięku
Słuchawki Bluetooth mogą oferować bardziej wszechstronną kontrolę nad muzyką. Podczas gdy niektóre słuchawki przewodowe pozwalają na odtwarzanie i wstrzymywanie odtwarzania, wiele modeli Bluetooth pozwala na regulację głośności, wstrzymywanie lub odtwarzanie muzyki, a także pomijanie lub przewijanie utworów. Niektóre z nich pozwalają nawet przywoływać cyfrowych asystentów, takich jak Siri. Ale to, co zyskujesz w wygodzie, poświęcasz w wierności dźwięku.
Wreszcie, słuchawki bezprzewodowe wymagają zasilania bateryjnego do działania. Oznacza to, że jeśli zabraknie Ci energii, słuchawki nie będą działać. Słuchawki przewodowe zazwyczaj nie korzystają z baterii i dlatego będą działać zawsze, gdy zostaną podłączone do źródła dźwięku.
Nowe słuchawki, stara technologia
Słuchawki to niesamowity wynalazek. Podczas gdy marki mogą pojawiać się z nowymi bajerami i gadżetami, podstawowa technologia pozostaje w dużej mierze niezmieniona od ponad 100 lat. I choć niektóre konstrukcje mogą się zmieniać wraz z postępem technologii, klasyczna para słuchawek prawdopodobnie pozostanie synonimem muzyki jeszcze przez wiele lat.
